镜头成像系统解析力分类及MTF重点介绍

镜头成像系统解析力分类

解析力是摄像头最关键的指标之一。所有用户几乎拿到一张照片的时候首先看到的是照片清楚不清楚，这里的清楚指的就是解析力。目前主流的办法主要有三种TV line检测、MTF检测以及SFR检测，下面一一介绍。

1.MTF：

MTF是Modulation Transfer Function的英文简称，中文为调制传递函数。是指调制度随空间频率变化的函数称为调制度传递函数。传递函数最开始是为了说明镜头的能力。在各个摄像头镜头中经常采用MTF描述镜头的MTF曲线，表明镜头的能力。这些曲线是通过理想的测试环境下尽量减少其它系统对镜头的解析力的衰减的情况下测试得出的。但是其实MTF也可以涵盖对整个成像系统的解析力评价。MTF的值越接近于1，说明镜头的成像效果越好。

2.SFR：

SFR是 Spatial Frequency Response (SFR) 主要是用于测量随着空间频率的线条增加对单一影像的所造成影响。简言之SFR就是MTF的另外一种测试方法。这种测试方法在很大程度上精简了测试流程。SFR的最终计算是希望得到MTF曲线。SFR的计算方法和MTF虽然不同但是在结果上是基本一致的。

3.TV line

TV line主要用于主观测试，总体来说没有一个具体的标准。大多数公司是以人的读取为标准。不同人的读取，以及状态的不同都会导致读取值的不稳定，也有一些读取TV line的软件如HYRes、iSeetest。

其优点包括有：非常直观，用肉眼就可以观察、对测试要求相对SFR较低、数据覆盖面大，比频率线测试精确、可以用软件辅助测试，得到更为精确的数据。

这里需要了解一下MTF与SFR单位区别，LP/mm&Cy/mm，都是进行分辨率衡量的单位，具体含义：线对每毫米（lp/mm）、周期每毫米（cy/mm）。

此外,常用到的分辨率单位还有线对每毫弧度（lp/mr）以及周期每毫弧度（cy/mr）。

在上图中，上半部分的是原图像，下半部分表示相机拍摄得到的图像。可以看出线对的边缘经过镜头之后明显变得模糊，并且线对越密越模糊，相应的MTF也就越低。cy/mm表示的就是在图像的一个毫米内有多少线对。此外，线对和像素间距之间还可以进行转换。

MTF、解像力测试以及相关测试方法

近几年，随着人们生活水平的提高，互联网交际圈的日益发达，人们对高像素手机的需求越来越大，高像素手机镜头的市场需求量也随之水涨船高。为此，需要评测人员对手机镜头和对应模组进行严格的评价，对模组的设计和产品的出货检验提供技术支持和保障。我司主要从MTF测试，拍摄鉴别率测试，TV畸变测试，色彩还原性测试，杂光测试，鬼像测试以及相对照度测试等。

1.MTF测试

MTF为光学调制传递函数测试，即ContrastTransfer Function，也就是：对比度转换函数。Modulation是I的maximum减去I的minimum除以I的maximum加上I的minimum；也就是(光的最亮度减去光的最暗度)与(光的最亮度加上光的最暗度)的比值，所得出来的结果M，就是光的对比度。物的Modulation为Mo，像的Modulation为Mi，MTF=Mi/Mo。是利用一光强分布在空间上成正弦变化的物体经由待测系统收集并分析成像面上的光强分布（PSP），最后经由傅里叶换算所得出的结果。它是手机模组镜头最准确的像质评测方式。图1为测试的MTF曲线。

图1 MTF测试曲线

我司研发实验室使用的是德国Trioptics公司的ImageMaster HR（研发阶段用 MTF测试仪），见图2。车间内使用的是德国Trioptics公司的ImageMaster Pro5（工业性量产用 MTF测试仪），见图3。

图2 Image Master HR及其操作界面

图3 Image Master Pro5

ImageMaster HR功能以及测试项目：在轴和离轴的MTF、LSF、PSF，EFL（1-50mm)，ThroughFocus/Freq.（离焦），OpticalDistortion，FOV(View of angle)视场角，CRA(ChiefRay Angle)主光线入射角以及Relative Illumination相对照度。

2.解像力测试

具体实验测试操作：将模组调至近焦、调焦和远焦位置,对准分辨率标板的中心，且使标板充满全屏（全视场）,拍摄图片并保存，通过计算机图像处理软件按实际像素图像模式进行目视观测，判断整个视场的纵、横向及45°方向上的分辨率中心>=No，四周>=0.8No，并计算整个视场的分辨率算术平均值，且>=0.8No，其中No为模组理论上可以达到的最高分辨率，No=0.5×Mo（Mo为短边方向的有效像素数），单位是LW/PH。

拍摄鉴别率标版：见下图

EIAJ resolution chartIEEEresolution test chart

ISO12233增强型

增强型鉴别率标版详解：

1.垂直解像力条（VerticalRes)---可目测镜头对垂直影像的解像力　　2.对比指示条（Contrastindicator)---用于显示在空间频率不同下的对比状况　　3.对角线解像力条（DiagonalRes)---45°倾斜的对角线解像力条　　4.中央对焦区（Centerfocusing area)---两种不同频率的同心圆，协助对焦）　　5.水平解像力条（HorizontalRes）---可目测镜头对水平影像的解像力

以上就是镜头解析力评价指标，供参考学习，谢谢！